Methaan is een grillig broeikasgas uit koe, sloot en vuilnisbelt

Klimaat Methaan is een belangrijk broeikasgas. De uitstoot moet omlaag. Maar waar te beginnen, als veel bronnen onbekend zijn?

Vuilnisbelt in Bangladesh. Uit afvalhopen komt methaan vrij.
Vuilnisbelt in Bangladesh. Uit afvalhopen komt methaan vrij. Foto Alamy Stock Photo
Waarom het in Glasgow ineens over methaan ging
Deze podcast luister je ook in onze app

Een kleine negen jaar hebben ze maar om hun belofte in te lossen. Op de recente klimaattop in Glasgow tekenden ruim honderd landen de Global Methane Pledge, om de mondiale uitstoot van methaan in 2030 met ten minste 30 procent te hebben teruggebracht ten opzichte van 2020. Maar wat beloven ze daarmee? Wat is 30 procent, als je niet precies weet hoeveel je uitstoot?

Methaan is na CO2 het belangrijkste broeikasgas. Maar de boekhouding ervan is vele malen lastiger. „Methaan zet ons steeds weer op het verkeerde been”, zegt Sander Houweling, hoogleraar atmosfeer en broeikasgassen aan de Vrije Universiteit in Amsterdam.

Het klinkt eenvoudig. Je brengt de bronnen van broeikasgassen zoals CO2 en methaan (CH4) in beeld. Je bepaalt hoeveel die bronnen uitstoten. Daarnaast meet je door de jaren heen de concentraties van de broeikasgassen in de atmosfeer. En je kijkt in hoeverre die twee matchen. Klopt de boekhouding? Volgens Houweling is dat bij CO2 veel meer het geval dan bij methaan. Dat zegt ook senior onderzoeker Jos Olivier van het Planbureau voor de Leefomgeving, die jaarlijkse trends in de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen in kaart brengt. De boekhouding van CO2 kent veel minder onzekerheden dan die van methaan. CO2 komt vooral vrij bij de verbranding van fossiele brandstoffen, zegt Olivier. „De hoeveelheid die wordt verbrand matcht met de concentratie die je meet in de atmosfeer.” Methaan is veel grilliger. Waarin zitten die onzekerheden?

Hoe methaan ontstaat is grofweg wel bekend. Maar de omvang van de oorzaken veel minder. De wetenschap maakt een onderverdeling in natuurlijke en door de mens veroorzaakte bronnen. Aanzienlijke natuurlijke bronnen zijn de draslanden (wetlands) en de permafrost. Micro-organismen zetten, in een zuurstofloze omgeving, organisch materiaal om, en bij dat proces (methanogenese) komt methaan vrij. De belangrijkste antropogene bronnen zijn de landbouw (vooral veeteelt, en in mindere mate de rijstcultuur – bij beide speelt methanogenese), de productie en distributie van fossiele brandstoffen (met name lekkages van methaan, het belangrijkste bestanddeel van aardgas), vuilnisbelten en afvalwater (ook methanogenese).

Maar hoeveel methaan een koe of een andere herkauwer uitstoot, is niet eenduidig, zegt Olivier. „Dat hangt onder meer af van het voer.” Ook de pH en de temperatuur in de magen zijn van invloed op het proces. En niet alle landen houden even goed bij hoeveel vee er is.

Vuilstorten bij Madrid

Over de fossiele industrie wordt de laatste jaren gezegd dat ze de lekkages van methaan sterk onderschat. Metingen met nieuwe satellieten wijzen in die richting. „De ontwikkelingen hebben de laatste vijf jaar een enorme vlucht genomen”, zegt Hugo Denier van der Gon van TNO, gespecialiseerd in het meten van broeikasgassen. Zo beschreven Nederlandse en Amerikaanse onderzoekers twee jaar geleden in PNAS een groot methaanlek bij een schaliegasbron in de Amerikaanse staat Ohio – Denier van der Gon en Houweling waren bij dat onderzoek betrokken. En deze week publiceerden deels dezelfde onderzoekers (in Remote Sensing of Environment) over het methaan dat was vrijgekomen bij een explosie in een gasput in Louisiana.

Voor vuilstorten geldt hetzelfde. Vorige week bracht de Europese ruimteorganisatie ESA een bericht uit over twee vuilstorten bij Madrid waaruit grote hoeveelheden methaan bleken te ontsnappen – terwijl er sinds 1999 een Europese richtlijn is die vuilstortbeheerders verplicht om vrijkomend methaan af te vangen en te gebruiken, of af te fakkelen.

Denier van der Gon zegt dat er de laatste jaren veel „superemitters” zijn opgespoord, puntbronnen die heel veel methaan lekken. Het onderzoek wordt volgens hem in hoog tempo opgeschaald. TNO neemt nu deel aan een Europees project waarbij de uitstoot van broeikasgassen boven steden structureel wordt gemeten. Het begint met Parijs, Zürich en München.

Houweling voorziet een nog verdere opschaling. „Het satellietonderzoek naar puntbronnen zou je naar mondiale schaal moeten tillen om een totaalplaatje te krijgen.” Dat vraagt extra reken- en menskracht. „Maar menskracht is er te weinig.” Daarom zijn onderzoekers gestart met machine learning, computers leren in satellietbeelden methaanbronnen te herkennen, en hun uitstoot te berekenen.

Gecompliceerde boekhouding

Ondanks de vorderingen kennen de cijfers nog steeds een grote onzekerheid. Een recente, uitgebreide, internationale inventarisatie van methaanbronnen brengt dat goed in beeld. De uitstoot vanuit de fossiele infrastructuur wordt geschat op 113 tot 154 megaton (Mton). Bij vuilstorten is het 29 tot 41 Mton, en bij afvalwaterverwerking 14 tot 33 Mton.

De methaanboekhouding kent nóg een complicatie. De meeste bronnen mogen dan bekend zijn, toch komt er af en toe nog een nieuwe bij. In Nederland hield tot voor kort niemand rekening met de 330.000 kilometer aan sloten. Ze blijken een serieuze bron van methaan. Hier speelt nog een extra complicatie: noem je dit natuurlijke, of door de mens veroorzaakte uitstoot? De afvoer van mest via de akker naar de sloot verergert de uitstoot. Als het aan de mens wordt toegerekend zou de gerapporteerde uitstoot in Nederland zomaar 15 procent kunnen toenemen.

Olivier herkent dit probleem. Het speelt bijvoorbeeld ook bij wetlands waar rijstvelden aan grenzen. „Je kunt de concentratie methaan in de lucht meten, maar hoe hard kun je dat aan de ene of de andere bron toewijzen?” De Global Methane Pledge richt zich alleen op door de mens veroorzaakte uitstoot.

Het is een factor die we niet zo goed in de vingers hebben

Sander Houweling hoogleraar atmosfeer en broeikasgassen

Een ander groot probleem voor de boekhouding, zegt Houweling, is de chemie in de lucht. In de atmosfeer wordt methaan hoofdzakelijk afgebroken door het zeer reactieve hydroxylradicaal (het bestaat uit één zuurstof- en één waterstofatoom). Maar metingen aan dit radicaal zijn beperkt. „Het is een factor die we niet zo goed in de vingers hebben”, zegt Houweling.

Hoe lastig het is de boekhouding sluitend te krijgen, laat de discussie van de laatste jaren zien. In de periode 1999-2006 bleef de concentratie methaan in de atmosfeer stabiel, maar sinds 2007 stijgt die weer. Waardoor? Sommigen schrijven het toe aan de fossiele industrie, sommigen aan de gegroeide veestapel, sommigen aan de draslanden. De discussie loopt.

Tegelijk zagen wetenschappers nog iets anders in de lucht veranderen. De verhouding tussen de twee koolstofisotopen – 13C en 12C – nam af. Methaan (CH4) heeft een koolstofatoom, CO2 ook. De afname in de verhouding kan er volgens Houweling op wijzen dat de verbranding van biomassa (bijvoorbeeld door ontbossing) is afgenomen. Dat proces noemt hij „zwaar” – biomassa bevat relatief meer 13C dan 12C. Die verhouding verschuift iets meer naar het lichtere 12C bij methaan dat uit olie- en gasinfrastructuur lekt. Het „lichtst” is de uitstoot van koeien, rijstvelden en wetlands. Ook over de oorzaak van die verschoven isotopenverhouding loopt de discussie.

Heel warme zomer

Nog verrassender was de sterke toename van de concentratie methaan die vorig jaar is gemeten. Terwijl aan het begin van de coronaperiode de wereldwijde concentratie CO2 in de lucht daalde, nam die van methaan sterker toe dan ooit gemeten, zegt Houweling. Er zijn twee theorieën in omloop die de toename verklaren. Een heel warme zomer leidde tot extra uitstoot van methaan uit wetlands en permafrost. Of: er was in het begin van de coronaperiode minder verkeer, dus minder uitstoot van stikstofoxiden, en die spelen een belangrijke rol in de vorming van het hydroxylradicaal, dat methaan afbreekt.

Zo schommelt alles. De menselijke uitstoot van methaan kent onzekerheden, de natuurlijke uitstoot ook, net als de chemie in de lucht.

Terug naar de methaandeal die in Glasgow werd gesloten. Wat betekent die? Van de 110 landen die de deal hebben ondertekend zijn er volgens Olivier nogal wat – met name de ontwikkelingslanden – die beperkt inzicht hebben in de antropogene bronnen van methaan. „De zogeheten Annex I-landen hebben dat beter op orde.” Dat zijn de landen die sinds het Klimaatverdrag uit 1992 verplicht zijn hun uitstoot van broeikasgassen jaarlijks te rapporteren. „Zij kijken kritisch naar de bronnen, en hun meetmethoden, en passen dat aan als er nieuwe inzichten zijn”, zegt Olivier. Maar ook die rapportages kennen onzekerheden.

In deze nieuwe methaanpledge zit een loze-belofteachtig element

Mathijs Harmsen Planbureau voor de Leefomgeving

De vraag is ook voor hoeveel extra uitstootvermindering deze deal zorgt. In het kader van het in 2015 afgesloten Parijs-akkoord moeten VN-lidstaten sowieso plannen indienen voor de verlaging van de uitstoot van broeikasgassen, zegt Mathijs Harmsen – collega van Olivier – die bij het PBL scenario’s opstelt voor de mondiale energietransitie. „Daar zitten al veel plannen voor methaan bij.” Dat geldt bijvoorbeeld ook voor de Green Deal die de Europese Unie vorig jaar aankondigde. En het eerder dit jaar gepresenteerde plan (fit for 55) om de uitstoot van broeikasgassen in 2030 met 55 procent te hebben verlaagd ten opzichte van 1990. Harmsen: „In deze nieuwe methaanpledge zit een loze-belofteachtig element.”

Volgens de site van de Global Methane Pledge kan de deal de opwarming van de aarde met maar liefst 0,2 graden Celsius verminderen. Maar het wetenschappelijk adviesbureau Climate Resource heeft berekend hoeveel daarvan overblijft als je alle eerder aangekondigde plannen daarvan aftrekt. Dat is eentiende, 0,02°C.

Laaghangend fruit

Toch is Denier van der Gon van TNO positief over de deal. Dat de uitstoot van methaan voor het ijkjaar 2020 niet exact bekend is, vindt hij niet zo erg. „Als de trend maar omlaag is.” Hij ziet daarvoor veel aangrijpingspunten. Het dichten van de vele lekkages in de olie- en gasinfrastructuur noemt hij laaghangend fruit. „De investeringen verdienen zich snel terug, want het methaan dat je behoudt kun je verkopen.” Ook de afbouw van het gebruik van steenkool – een andere deal die in Glasgow werd gesloten – helpt. Bij kolenwinning komt ook methaan vrij.

Ook Harmsen van het PBL vindt de methaandeal „toch nuttig”. Het maakt volgens hem het klimaatbeleid concreter. „Het vergroot de kans dat beleid wordt uitgevoerd, en biedt mogelijkheden voor toekomstige aanscherping.”

Houweling ziet een ander positief punt: meer aandacht voor methaan. Veruit de meeste aandacht ging tot nog toe naar het verminderen van CO2. Terwijl methaan 0,5°C heeft bijgedragen aan de netto opwarming van 1,1°C sinds het pre-industriële tijdperk. „En via methaan kun je de opwarming van de aarde snel remmen.” Dat komt door de relatief korte levensduur van een gemiddeld methaanmolecuul in de atmosfeer. Volgens het laatste IPCC-rapport ligt die op 9 tot 12 jaar. Voor CO2 is dat ruim 400 jaar. Een groot deel van de methaan die nu wordt uitgestoten is in 2030 alweer afgebroken. Elk beetje minder uitstoot de komende jaren heeft dus al relatief snel effect.